مدلسازی رویشگاه درمنه نقره ای (Artemisia austriaca) در مراتع استان اردبیل

با توجه به لزوم تعیین تناسب رویشگاه در ارائه پیشنهادات اصلاحی در برنامه های بیولوژیک، پیش بینی رویشگاه مطلوب گونه های گیاهی با اهمیت و ارزشمند در دانش بومی و آکادمیک به عنوان یکی از موارد مهم در اصلاح و توسعه مراتع مطرح است. امروزه روش های مختلف مدلسازی در این ارتباط مورد توجه قرار گرفته است. این امر می تواند علاوه بر یافتن عوامل مهم تاثیرگذار در استقرار و پراکنش گونه، گرایش ترجیحی آن را نسبت به عوامل محیطی مشخص نماید. بنابراین، این مطالعه با هدف تهیه نقشه پیش بینی رویشگاه گونه درمنه نقره ای (Artemisia austriaca) از جمله گونه های مرتعی و دارویی مهم در سطح مراتع استان اردبیل با روش های یادگیری ماشین انجام شد.

در سطح مراتع استان اردبیل 675 سایت نمونه برداری از مناطق حضور و عدم حضور گونه مورد مطالعه طی سال های 1397 تا 1400 مورد توجه قرار گرفت. دو دسته عوامل محیطی شامل متغیرهای زیست اقلیمی و متغیرهای توپوگرافیکی شامل شاخص های اولیه و ثانویه توپوگرافیکی در ارتباط با حضور گونه مورد بررسی قرار گرفتند. نقشه های تمامی عوامل محیطی در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی با 70 درصد داده ها تهیه و همپوشان شدند. پیش بینی حضور گونه A. austriaca با چهار روش؛ مدل خطی تعمیم یافته (Generalized Linear Model/ GLM)، مدل جمعی تعمیم یافته (Generalized Additive Model/GAM)، مدل جنگل تصادفی (Random Forest/RF) و مدل رگرسیون تقویت شده تعمیم یافته (Generalized Boosted Model/GBM) در محیط نرم افزار R انجام شد. آنالیز اهمیت متغیرهای محیطی برای مدل ها در بسته Biomode2 انجام شد. برای ارزیابی مدل ها از 30 درصد داده های گونه و سه آماره سطح زیر منحنی (Area Under Curve/AUC)، کاپا (Kappa) و آماره مهارت واقعی (True Skill Statistics/TSS) استفاده شد.

نتایج مدلسازی ها نشان داد که متغیر بارش در سردترین فصل (Bio19) در هر چهار روش مورد مطالعه، موثرترین متغیر در انتشار گونه A. austriaca بود. در روش GLM، متغیرهای دمای فصلی (Bio4) و شاخص موقعیت توپوگرافیکی (TPI) نیز به عنوان عامل موثر بر حضور گونه درمنه نقره ای به دست آمد. در مدل RF به ترتیب Bio19 و بارش فصلی (Bio15) و در مدل GBM نیز متغیرهای Bio19، بارش مرطوب ترین ماه (Bio13) و Bio15 مهم ترین متغیرها در حضور گونه معرفی شدند. همچنین در مدل GAM نتایج بیانگر این مطلب است که به ترتیب متغیرهای ارتفاع از سطح دریا، Bio19، Bio15 و دمای فصلی (Bio4) بیشترین اهمیت را در پراکنش گونه درمنه نقره ای دارند. مقایسه عملکرد مدل ها نشان داد که مدل GBM با AUC 97/0، شاخص کاپای 8/0 و TSS 886/0 بهترین مدل در بین مدل های مورد مطالعه است و پس از آن، مدل جنگل تصادفی با شاخص زیر منحنی 96/0، کاپای 79/0 و TSS برابر 86/0 مدل دوم مورد تایید در این ارتباط است.

نتایج این تحقیق نشان داد که مدل های مورد مطالعه به ویژه مدل GBM و RF قادرند رویشگاه مطلوب درمنه نقره ای را در سطح مراتع استان اردبیل با صحت قابل قبولی پیش بینی نمایند. براساس نتایج حاصل از مدل های مذکور، عوامل اقلیمی تاثیر بیشتری بر حضور A. austriaca در سطح استان اردبیل دارد. استفاده از نتایج این تحقیق و تحقیقات مشابه، اهمیت زیادی در تهیه شناسنامه رویشگاهی هر گونه گیاهی و پیشنهاد گونه های بومی مناسب جهت اصلاح مراتع دارد و در نهایت می توان با استفاده از عوامل محیطی هر منطقه، احتمال موفقیت یا شکست استقرار گونه های گیاهی را پیش بینی نمود. چرا که یکی از شرایط اصلی در موفقیت یا عدم موفقیت این گونه عملیات، انطباق آن ها با نیازهای گونه پیشنهادی برای هر منطقه است.